Apa itu Baterai Asam Timbal: Jenis, Cara Kerja & Aplikasinya

Sebelum langsung terjun untuk mengetahui konsep-konsep yang berkaitan dengan baterai asam timbal, mari kita mulai dengan sejarahnya. Jadi, seorang ilmuwan Perancis bernama Nicolas Gautherot pada tahun 1801 mengamati bahwa dalam pengujian elektrolisis, terdapat jumlah arus yang minimal meskipun ada pemutusan sambungan baterai utama. Padahal pada tahun 1859, seorang ilmuwan bernama Gatson mengembangkan baterai asam timbal dan ini adalah baterai pertama yang diisi ulang melalui aliran arus balik. Ini adalah versi awal dari jenis baterai ini sedangkan Faure kemudian menambahkan banyak peningkatan untuk ini dan akhirnya, jenis baterai asam timbal yang praktis ditemukan oleh Henri Tudor pada tahun 1886. Mari kita bahas lebih rinci tentang jenis baterai ini. baterai , pekerjaan, jenis, konstruksi, dan manfaat.

Apa itu Baterai Asam Timbal?

Baterai asam timbal berada di bawah klasifikasi baterai isi ulang dan sekunder. Terlepas dari proporsi minimal baterai dalam energi terhadap volume dan energi terhadap berat, baterai ini memiliki kemampuan untuk memberikan arus lonjakan yang meningkat. Ini sesuai bahwa sel asam timbal memiliki jumlah kekuatan yang tinggi terhadap proporsi berat.

Ini adalah baterai yang menggunakan timbal peroksida dan timbal spons untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Ini sebagian besar digunakan di gardu induk dan sistem tenaga karena alasan mereka meningkatkan level tegangan sel dan biaya minimal.

Konstruksi

Dalam konstruksi baterai asam timbal , pelat dan wadah adalah komponen penting. Bagian di bawah ini memberikan penjelasan rinci tentang setiap komponen yang digunakan dalam konstruksi. Itu diagram baterai asam timbal aku s

Diagram Baterai Asam Timbal

Wadah

Bagian wadah ini dibuat dengan ebonit, kayu berlapis timbal, kaca, karet keras yang terbuat dari elemen bituminus, bahan keramik, atau plastik tempa yang ditempatkan di atasnya untuk menghilangkan segala jenis pelepasan elektrolit. Sedangkan pada bagian bawah wadah terdapat empat buah rusuk dimana dua buah ditempatkan pada plat positif dan satu buah rusuk lainnya pada plat negatif.

Di sini, prisma berfungsi sebagai alas untuk kedua pelat dan juga melindungi pelat dari arus pendek. Komponen yang digunakan untuk konstruksi wadah harus bebas dari asam sulfat, tidak boleh bengkok atau permeabel dan tidak mengandung segala jenis kotoran yang menyebabkan kerusakan elektrolit.

Piring

Pelat dalam baterai asam timbal dibuat dengan cara yang berbeda dan semuanya terbuat dari jenis bingkai serupa yang terbuat dari komponen aktif dan timbal. Jaringan sangat penting untuk menetapkan konduktivitas arus dan untuk menyebarkan arus dalam jumlah yang sama ke komponen aktif. Jika ada distribusi yang tidak merata, maka akan terjadi pelonggaran komponen aktif. Pelat pada baterai ini ada dua macam. Itu adalah dari pelat plante / bentuk dan pelat Faure / tempel.

Pelat yang dibentuk terutama digunakan untuk baterai statis dan memiliki kelas berat dan juga mahal. Tetapi mereka memiliki daya tahan yang lama dan ini tidak mudah kehilangan komponen aktifnya bahkan dalam proses pengisian dan pemakaian yang terus menerus. Ini memiliki kapasitas minimal untuk proporsi bobot.

Sedangkan proses penempelan lebih banyak digunakan untuk konstruksi pelat negatif dibandingkan dengan pelat positif. Komponen aktif negatif agak rumit dan mengalami sedikit modifikasi dalam proses pengisian dan pemakaian.

Komponen Aktif

Komponen yang secara aktif terlibat dalam proses reaksi kimia yang terjadi pada baterai terutama pada saat pengisian dan pengosongan disebut sebagai komponen aktif. Komponen aktifnya adalah:

• Timbal peroksida - Ini membentuk komponen aktif positif.
• Timbal spons - Bahan ini membentuk komponen aktif negatif
• Asam sulfat encer - Ini terutama digunakan sebagai elektrolit

Pemisah

Ini adalah lembaran tipis yang terbuat dari karet berpori, kayu timbal berlapis, dan serat kaca. Pemisah ditempatkan di antara pelat untuk memberikan isolasi aktif. Mereka memiliki bentuk berlekuk di satu sisi dan hasil akhir yang halus di tepi lainnya.

Tepi Baterai

Ini memiliki tepi positif dan negatif yang memiliki diameter 17,5 mm dan 16 mm.

Prinsip Kerja Baterai Asam Timbal

Karena asam sulfat digunakan sebagai elektrolit dalam baterai, ketika dilarutkan, molekul di dalamnya terdispersi sebagai SO₄^-(ion negatif) dan 2H + (ion positif) dan ini akan memiliki pergerakan bebas. Ketika elektroda-elektroda ini dicelupkan ke dalam larutan dan memberikan suplai DC, maka ion-ion positif akan bergerak dan bergerak menuju arah tepi negatif baterai. Dengan cara yang sama, ion negatif akan bergerak dan bergerak ke arah tepi positif baterai.

Setiap ion hidrogen dan sulfat mengumpulkan satu dan dua elektron dan ion negatif dari katoda dan anoda dan mereka bereaksi dengan air. Ini membentuk hidrogen dan asam sulfat. Sedangkan reaksi yang dikembangkan di atas bereaksi dengan timbal oksida dan membentuk timbal peroksida. Artinya pada saat proses pengisian elemen katoda timbal tetap sebagai timbal itu sendiri sedangkan anoda timbal terbentuk sebagai timbal peroksida yang berwarna coklat tua.

Ketika tidak ada Pasokan DC dan kemudian pada saat voltmeter dihubungkan di antara elektroda, ini akan menampilkan perbedaan potensial antar elektroda. Ketika ada sambungan kabel antar elektroda, maka akan terjadi aliran arus dari plat negatif ke plat positif melalui sirkuit luar yang menandakan bahwa sel tersebut mempunyai kemampuan untuk memberikan energi dalam bentuk listrik.

Jadi, ini menunjukkan baterai asam timbal bekerja skenario.

Jenis yang Berbeda

Itu jenis baterai asam timbal dikategorikan menjadi lima jenis dan dijelaskan secara rinci di bagian bawah.

Jenis Banjir - Ini adalah jenis pengapian mesin konvensional dan memiliki jenis baterai traksi. Elektrolit memiliki gerakan bebas di bagian sel. Orang-orang yang menggunakan tipe ini dapat memiliki aksesibilitas untuk setiap sel dan mereka dapat menambahkan air ke sel ketika baterainya mengering.

Jenis Tertutup - Baterai timbal-asam jenis ini hanyalah perubahan kecil pada baterai jenis banjir. Meskipun orang tidak memiliki akses ke setiap sel di baterai, desain internalnya hampir mirip dengan tipe banjir. Variasi utama dalam jenis ini adalah jumlah asam yang cukup yang bertahan untuk terjadinya aliran halus reaksi kimia sepanjang masa pakai baterai.

Jenis VRLA - Ini disebut Baterai Asam Timbal yang Diatur Katup yang juga disebut sebagai jenis baterai tertutup. Prosedur pengendalian nilai memungkinkan evolusi O yang aman_duadan H_duagas pada saat pengisian.

Jenis RUPS - Ini adalah jenis baterai Absorbed Glass Matte yang memungkinkan elektrolit berhenti di dekat bahan pelat. Jenis baterai ini meningkatkan kinerja proses pengosongan dan pengisian. Ini terutama digunakan dalam olahraga daya dan aplikasi inisiasi mesin.

Jenis Gel - Ini adalah baterai timbal-asam jenis basah dimana elektrolit dalam sel ini berhubungan dengan silika yang membuat bahan menjadi kaku. Nilai tegangan isi ulang sel makan minimal jika dibandingkan dengan jenis lain dan memiliki sensitivitas yang lebih tinggi juga.

Reaksi Kimia Baterai Asam Timbal

Reaksi kimia dalam baterai terjadi terutama selama metode pemakaian dan pengisian ulang dan dalam proses pelepasan dijelaskan sebagai berikut:

Ketika baterai benar-benar habis, maka anoda dan katoda adalah PbO_duadan Pb. Ketika ini terhubung menggunakan resistansi, baterai akan habis dan elektron memiliki jalur yang berlawanan pada saat pengisian. H_duaion memiliki gerakan menuju anoda dan mereka menjadi atom. Itu bisa dijangkau dengan PbO_dua, sehingga membentuk PbSO₄yang berwarna putih.

Dengan cara yang sama, ion sulfat memiliki gerakan menuju katoda dan setelah mencapai, ion tersebut dibentuk menjadi SO₄. Bereaksi dengan timbal katoda sehingga membentuk timbal sulfat.

PbSO₄+ 2H = PbO + H._duaATAU

PbO + H_duaBEGITU₄= PbSO₄+ 2H_duaATAU

PbO_dua+ H_duaBEGITU₄+ 2H = PbSO₄+ 2H_duaATAU

Reaksi kimia

Selama proses pengisian ulang, katoda dan anoda dihubungkan dengan sisi negatif dan positif dari suplai DC. Ion H2 positif bergerak searah katoda dan memperoleh dua elektron dan membentuk atom H2. Ini mengalami reaksi kimia dengan timbal sulfat dan membentuk timbal dan asam sulfat.

PbSO₄+ 2H_duaO + 2H = PbSO₄+ 2 jam_duaBEGITU₄

Persamaan gabungan untuk kedua proses direpresentasikan sebagai

Proses Pengosongan dan Isi Ulang

Di sini, panah ke bawah menunjukkan pelepasan dan panah atas menunjukkan proses pengisian ulang.

Kehidupan

Suhu fungsional optimal untuk baterai asam timbal adalah 25⁰C yang artinya 77⁰F. Peningkatan kisaran suhu memperpendek umur panjang. A sesuai aturan, untuk setiap kenaikan suhu 80C, ini mengurangi waktu paruh baterai. Sedangkan nilai yang diatur baterai yang berfungsi pada 25⁰C memiliki a masa pakai baterai asam timbal dari 10 tahun. Dan saat ini dioperasikan pada 33⁰C, ia memiliki masa hidup hanya 5 tahun.

Aplikasi Baterai Asam Timbal

• Ini digunakan dalam penerangan darurat untuk menyediakan daya untuk pompa bah.
• Digunakan pada motor listrik
• Kapal selam
• Kapal selam nuklir

Artikel ini telah menjelaskan tentang prinsip kerja baterai asam timbal, jenis, umur pakai, konstruksi, reaksi kimia, dan aplikasinya. Selain itu, ketahui apa saja keunggulan baterai asam timbal dan kerugiannya di berbagai domain?